行列式按行列展开定理

关于行列式按行列展开定理2可见一个三阶行列式可以转化成三个二阶行列式来计算.

问题：一个n

阶行列式是否可以转化为若干个n

-1阶行列式来计算？

一.按一行(列)展开行列式第2页,共49页，2024年2月25日，星期天3定义1.5在

n

阶行列式中,把元素所在的第i行和

余子式.记为称为元素的代数余子式.例如第j列划去后,余下的n-1阶行列式叫做元素第3页,共49页，2024年2月25日，星期天4的余子式.的代数余子式.第4页,共49页，2024年2月25日，星期天5

注

行列式的每个元素都分别对应着一个余子式和一个代数余子式.第5页,共49页，2024年2月25日，星期天6

引理若在n

阶行列式D的第i行中有一个元素aij≠0,其余元素全为零,则D=aijAij.

定理1.4

设n阶行列式则n

阶行列式D的值等于它的任意一行(列)的各元素与其对应的代数余子式的乘积之和.即第6页,共49页，2024年2月25日，星期天7证(只证按行展开第一式)将行列式D改写为

D=a1jA1j+a2jA2j+…+anjAnj(j=1,2,…,n)

或第7页,共49页，2024年2月25日，星期天8由行列式性质2及引理，得

=ai1Ai1+ai2Ai2+…+ainAin.(i=1,2,…,n)

同理可证按列展开式成立.第8页,共49页，2024年2月25日，星期天9解按第一行展开,得例1

计算行列式第9页,共49页，2024年2月25日，星期天10

推论

n阶行列式D的任意一行(列)的元素与另一行(列)对应元素的代数余子式乘积的和等于零.即证由定理1,行列式等于某一行的元素分别与它们代数余子式的乘积之和.第10页,共49页，2024年2月25日，星期天11在行列式中,如果令第i

行的元素等于另外一行,譬如第k

行的元素．第11页,共49页，2024年2月25日，星期天12则行列式含有两个相同的行,值为0.第12页,共49页，2024年2月25日，星期天13综上所述,得公式

注在计算数字行列式时,直接应用行列式展开公式并不一定简化计算,因为把一个n阶行列式换成n个(n－1)阶行列式的计算并不减少计算量,只是在行列式中某一行或某一列含有较多的零时,应用展开定理才有意义，但展开定理在理论上是重要的．第13页,共49页，2024年2月25日，星期天14利用行列式按行按列展开定理,并结合行列式性质,可简化行列式计算：

计算行列式时,可先用行列式的性质将某一行(列)化为仅含1个非零元素,再按此行(列)展开,变为低一阶的行列式,如此继续下去,直到化为三阶或二阶行列式.例2

计算行列式第14页,共49页，2024年2月25日，星期天15解

第15页,共49页，2024年2月25日，星期天16第16页,共49页，2024年2月25日，星期天17例3计算n阶行列式第17页,共49页，2024年2月25日，星期天18解

将Dn按第一列展开于是,得递推公式而由递推公式,得继续递推公式,得第18页,共49页，2024年2月25日，星期天19故例4证明范德蒙(Vandermonde)行列式第19页,共49页，2024年2月25日，星期天20

证用数学归纳法(1)当n=2时,结论成立.(2)设n-1阶范德蒙行列式成立,证明n阶也成立.第20页,共49页，2024年2月25日，星期天21n-1阶范德蒙行列式第21页,共49页，2024年2月25日，星期天22证毕.用降阶法计算行列式的值.（按行按列展开）=57练习题第22页,共49页，2024年2月25日，星期天23例5

利用性质及展开定理计算行列式的值.解第23页,共49页，2024年2月25日，星期天24按第二列展开按第二行展开第24页,共49页，2024年2月25日，星期天25例6计算行列式第25页,共49页，2024年2月25日，星期天26解

将行列式每一列加到第一列，则第26页,共49页，2024年2月25日，星期天27第27页,共49页，2024年2月25日，星期天28例7计算行列式解

我们称行列式D为箭形行列式解决的目标：化为上三角形行列式.第28页,共49页，2024年2月25日，星期天29第29页,共49页，2024年2月25日，星期天30例8计算行列式第30页,共49页，2024年2月25日，星期天31箭形行列式第31页,共49页，2024年2月25日，星期天32第32页,共49页，2024年2月25日，星期天33例9（可以化为箭形行列式）第33页,共49页，2024年2月25日，星期天34第34页,共49页，2024年2月25日，星期天35第35页,共49页，2024年2月25日，星期天36二.行列式按某k行(列)展开定义1.6在n阶行列式D中任取k行k列(1≤k≤n),称位于这些行与列的交叉点处的k2个元素按照其在D中的相对位置所组成的k阶行列式N为D的一个k阶子式.第36页,共49页，2024年2月25日，星期天37称划去N所在的行与列后剩下的元素按照其在D中的相对位置所组成的n-k阶行列式M为N的余子式.若N所在的行与列的行标与列标分别为第37页,共49页，2024年2月25日，星期天38例10

设则D的位于第1、3行,第2、3列的2阶子式为及则称为N的代数余子式,记作A.即第38页,共49页，2024年2月25日，星期天39，N1的代数余子式为D的位于第1、3、4行,第2、3、4列的3阶子式为，N2的代数余子式为第39页,共49页，2024年2月25日，星期天40显然,n阶行列式D位于某k行的k阶子式有个,从而D共有个k阶子式.定理1.5n阶行列式D等于其位于某k行的所有k阶与其对应的代数余子式A1,A2,...,At的乘积之和,即

显然,定理1.4是定理1.5中k=1时的特例.按照定理1.5展开行列式似乎很繁,但当行列式的某些行中有众第40页,共49页，2024年2月25日，星期天41多的零时,定理1.5的实用价值立即展现出来.例11计算行列式解因为D中第2、4

行的个2阶子式中只有

一个是非零的.故将D按第2、4

行展开得第41页,共49页，2024年2月25日，星期天42例12计算m+n阶行列式第42页,共49页，2024年2月25日，星期天43解按前m列展开,得第43页,共49页，2024年2月25日，星期天44例13计算2n阶行列式(其中未写出的元素皆为零）解按第1、2n行展开,因位于这两行的全部2阶子式中只有1个(即位于第1、2n列的2阶子式)可能非零且其余子式恰为0,相应的代数余子式为第44页,共49页，2024年2月25日，星期天45故得于是,得递推公式从而第45页,共49页，2024年2月25日，星期天46三.小结与思考题2.行列式按某行(列)展开降阶方法求行列式.